【技術實現步驟摘要】
本專利技術主要涉及到電力電子器件設計領域，特指一種飛跨電容三電平boost變換裝置、控制方法及存儲介質。
技術介紹
1、隨著新能源發電及儲能市場的發展，系統電壓等級逐步提高、系統容量也趨向大容量化，因此能量轉換裝置的半導體功率變換裝置也隨之向多電平化、多級變換化發展。
2、當系統需要多個前級dc/dc升壓變換器并聯的場合，因系統簡潔、開關器件電壓應力小、成本較低的優勢，前級dc/dc升壓變換電路通常采用如圖1所示的飛跨電容三電平升壓功率變換電路拓撲。在該技術方案中，升壓變換電路包括輸入電感l、串聯連接的兩個開關管t1、t2和兩個續流二極管d1、d2組成的變換橋、飛跨電容cf、輸出濾波電容cout。通過升壓變換橋的開關管的on/off動作，不僅可使輸入電流控制為期望值，將輸入功率轉換并輸出到較高電壓的輸出直流母線上，還可控制飛跨電容電壓到期望值。因飛跨電容電壓直接關系到開關器件承受的電壓，必須維持在合理范圍之內，因此通?？刂圃谳敵瞿妇€電壓的一半，使各開關器件承受的電壓得到均衡。
3、靜態下，飛跨電容三電平boost變換裝置拓撲需對飛跨電容進行預充電，以防止在控制開始時飛跨電容未充電導致的igbt過壓損壞。對于接入電源的該路飛跨電容，將通過以下路徑進行預充電：cin->l->d2->cf->d12->cout2。而在多個dc/dc升壓變換器并聯的拓撲中，對于未接入電源的飛跨電容，將通過以下路徑進行預充電：cout2->d11->cf->td1->l->
4、但是，如采用以上現有的技術方案，充電就會存在兩個技術問題：
5、1、當各路電池板輸出電壓存在較大差異、或電池板輸入電壓在母線電壓的1/2附近時，飛跨電容靜態充電電壓會過低，使得該路升壓變換器無法正常啟動。
6、2、在實際應用中，由于需要對飛跨電容的電壓進行采樣并參與控制，采樣電路的存在會導致飛跨電容存在額外的預充電回路，往往使得在特殊給電情況下飛跨電容預充電電壓過高。通常做法為：在飛跨電容兩端增加放電電阻，抑制靜態下飛跨電容電壓過高。然而，通過增加飛跨電容放電電路的方式不僅增加了硬件電路成本，而且在boost變換器處于長時間待機狀態下，飛跨電容的電壓在經過放電回路后會逐漸降低，可能將導致第一二極管d1及第二開關管t2存在過壓風險。
7、與此同時，如果在飛跨電容預充電拓撲的基礎上增加新的控制模塊，也將導致整個變換器的控制邏輯變得更加復雜。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本專利技術提供一種結構簡單、成本低廉、適用范圍廣、安全性高的飛跨電容三電平boost變換裝置、控制方法及存儲介質。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種飛跨電容三電平boost變換裝置，包括：第一二極管d1、第二二極管d2、第一開關管t1、第二開關管t2、第三二極管d11、第四二極管d12及飛跨電容電壓采樣電阻rf，所述第一二極管d1、第二二極管d2與飛跨電容cf的正極相連，所述第一開關管t1、第二開關管t2與飛跨電容cf的負極相連；還包括充電繼電器k1，所述充電繼電器k1的一端與第三二極管d11連接，另一端與直流母線中點連接。
4、作為本專利技術裝置的進一步改進：所述第三二極管d11的陽極與飛跨電容cf的正極連接，其陰極與充電繼電器k1串聯。
5、作為本專利技術裝置的進一步改進：所述第四二極管d12的陽極與直流母線中點連接，其陰極與飛跨電容cf的負極連接。
6、作為本專利技術裝置的進一步改進：所述飛跨電容電壓采樣電阻rf直接并聯在飛跨電容兩端，或者在經過采樣電阻后連接到運算放大器上。
7、作為本專利技術裝置的進一步改進：在所述充電繼電器k1到輸出母線中點之間設有限流電阻r1，用來限制產生過大的充電電流以保護該回路上的器件。
8、作為本專利技術裝置的進一步改進：所述第一二極管d1的陰極與升壓變換橋中飛跨電容cf的正極連接；所述第二二極管d2的陽極與所述飛跨電容cf的正極連接。
9、作為本專利技術裝置的進一步改進：所述第一開關管t1的發射極與所述飛跨電容cf的負極連接；所述第二開關管t2的集電極與所述飛跨電容cf的負極連接。
10、一種基于上述任意一項飛跨電容三電平boost變換裝置的控制方法，其包括：
11、當飛跨電容電壓低于第一預設值時，該路升壓變換器不動作；
12、在飛跨電容電壓高于第一預設值但是低于第二預設值時，通過低頻導通第二開關管t2,同時保持第一開關管t1的斷開，給飛跨電容cf進行充電，直至飛跨電容電壓高于第二預設值；
13、停止充電后，飛跨電容電壓在下降至第三預設值時，通過低頻導通第二開關管t2,同時保持第一開關管t1的斷開，給飛跨電容cf進行充電，直至飛跨電容電壓高于第二預設值，第三預設值略低于第二預設值。
14、作為本專利技術方法的進一步改進：所述第一預設值應大于直流母線電壓值與第一二極管d1耐壓值的差值，用以保證在啟動該路boost升壓電路后第一二極管d1所承受的電壓在耐壓值以下。
15、作為本專利技術方法的進一步改進：所述第二預設值低于第二分壓電容的電壓。
16、本專利技術進一步提供一種存儲介質，所述存儲介質能夠被計算機或處理器讀取，所述存儲介質中存儲有用來執行上述任意一種方法的計算機程序。
17、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：
18、1、本專利技術的飛跨電容三電平boost變換裝置、控制方法及存儲介質，結構簡單、成本低廉、適用范圍廣、安全性高，本專利技術的方法可以將飛跨電容三電平boost變換器預充電后由于采樣電路及飛跨電容自身的影響產生的飛跨電容電壓波動維持在安全范圍之內，且保證升壓電路隨時可啟動，從而提高變換器系統的安全性和可用性。
19、2、本專利技術的飛跨電容三電平boost變換裝置、控制方法及存儲介質，是通過采樣電路檢測飛跨電容電壓，當飛跨電容電壓小于預設值時，通過控制導通t2管，斷開t1管，將飛跨電容電壓充至熱待機狀態。當飛跨電容電壓大于預設值時，通過控制導通t1管，斷開t2管，將飛跨電容電壓放電，直至使飛跨電容、開關管t1、開關管t2、二極管d1和二極管d2所承受的電壓均處于安全范圍之內。
20、3、本專利技術的飛跨電容三電平boost變換裝置、控制方法及存儲介質，在預充電結束，boost處于待機狀態后，通過合理控制繼電器k1通斷及t1和t2開關管動作脈沖，使飛跨電容電壓維持在合理范圍，本專利技術能夠在不額外增加硬件電路的情況下使飛跨電容電壓維持在合理范圍，進而保證了boost拓撲中器件的安全性，提高了功率變換裝置的可靠性、安全性。
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1.一種飛跨電容三電平BOOST變換裝置，包括：第一二極管D1、第二二極管D2、第一開關管T1、第二開關管T2、第三二極管D11、第四二極管D12及飛跨電容電壓采樣電阻Rf，所述第一二極管D1、第二二極管D2與飛跨電容Cf的正極相連，所述第一開關管T1、第二開關管T2與飛跨電容Cf的負極相連，其特征在于，還包括充電繼電器K1，所述充電繼電器K1的一端與第三二極管D11連接，另一端與直流母線中點連接。
2.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特征在于，所述第三二極管D11的陽極與飛跨電容Cf的正極連接，其陰極與充電繼電器K1串聯。
3.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特征在于，所述第四二極管D12的陽極與直流母線中點連接，其陰極與飛跨電容Cf的負極連接。
4.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特征在于，所述飛跨電容電壓采樣電阻Rf直接并聯在飛跨電容兩端，或者在經過采樣電阻后連接到運算放大器上。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特
6.根據權利要求1-4中任意一項所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特征在于，所述第一二極管D1的陰極與升壓變換橋中飛跨電容Cf的正極連接；所述第二二極管D2的陽極與所述飛跨電容Cf的正極連接。
7.根據權利要求1-4中任意一項所述的飛跨電容三電平BOOST變換裝置，其特征在于，所述第一開關管T1的發射極與所述飛跨電容Cf的負極連接；所述第二開關管T2的集電極與所述飛跨電容Cf的負極連接。
8.一種基于上述權利要求1-7中任意一項飛跨電容三電平BOOST變換裝置的控制方法，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第一預設值應大于直流母線電壓值與第一二極管D1耐壓值的差值，用以保證在啟動該路BOOST升壓電路后第一二極管D1所承受的電壓在耐壓值以下。
10.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第二預設值低于第二分壓電容的電壓。
11.一種存儲介質，所述存儲介質能夠被計算機或處理器讀取，其特征在于，所述存儲介質中存儲有用來執行上述權利要求8-10中任意一種方法的計算機程序。
...【技術特征摘要】
1.一種飛跨電容三電平boost變換裝置，包括：第一二極管d1、第二二極管d2、第一開關管t1、第二開關管t2、第三二極管d11、第四二極管d12及飛跨電容電壓采樣電阻rf，所述第一二極管d1、第二二極管d2與飛跨電容cf的正極相連，所述第一開關管t1、第二開關管t2與飛跨電容cf的負極相連，其特征在于，還包括充電繼電器k1，所述充電繼電器k1的一端與第三二極管d11連接，另一端與直流母線中點連接。
2.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平boost變換裝置，其特征在于，所述第三二極管d11的陽極與飛跨電容cf的正極連接，其陰極與充電繼電器k1串聯。
3.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平boost變換裝置，其特征在于，所述第四二極管d12的陽極與直流母線中點連接，其陰極與飛跨電容cf的負極連接。
4.根據權利要求1所述的飛跨電容三電平boost變換裝置，其特征在于，所述飛跨電容電壓采樣電阻rf直接并聯在飛跨電容兩端，或者在經過采樣電阻后連接到運算放大器上。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的飛跨電容三電平boost變換裝置，其特征在于，在所述充電繼電器k1到輸出母線中點之間設有限流電阻r...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱嘉之，夏晶，張洪浩，
申請(專利權)人：株洲中車時代電氣股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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